图 2：在Pro/ENGINEER Wildfire 环境下对进气管进行流体流动分析
——FloEFD 软件能够分析物理设计的变化

处于概念阶段的时候，制造商通过FloEFD 进行模拟仿真，使得他们能探讨设计方案，发现设计缺陷，优化产品性能，然后开始详细设计或生成物理模型。FloEFD 支持“what-if”分析。工程师不必重新加载、确定边界条件和材料特性，就能修改实体模型。该软件还有助于进行参数分析，比如，对同一阀中各管壁的厚度进行多次分析，以确定最佳厚度。

广泛应用

直到最近，经理们一致认为：“我看不出FloEFD 是如何帮助我的职员更好地设计他们的产品。毕竟，流体流动并非我们设计中所考虑的主要因素。”与此同时，行业优秀企业却已发现FloEFD 所带来的巨大利益远远超出传统应用范围，诸如空气动力学。仅仅在汽车工业中，工程师就已使用FloEFD 软件设计下列产品和工艺，其中包括：

• 燃料喷射器、散热器、催化转换器、排气和排放控制系统、歧管、阀门、喷嘴、水泵和各种液压系统
• 通风罩下气流和散热管理
• 乘客舒适度和环境控制系统
• 水套、发动机机体和气缸内的冷却液流量
• 电子冷却系统，制动系统，动力传动元件和头灯等
• 热交换器和散热器的性能
• 通过过滤器的流量和压力降
• 燃料电池性能
• 整个车辆或诸如后视镜、挡风玻璃刮水器、扰流器等部件的空气动力性

该份列表清楚地表明，FloEFD 在汽车制造业以外的众多行业中仍十分有用。事实上，只有极少数的行业或产品领域无法受益。

为什么同步CFD 能缩短设计师的工作流程，提高公司的利润？

同步计算流体力学(CFD)是一项突破性技术，使得设计工程师能在整个产品生命周期，在他们熟悉的MCAD界面下，执行前端和同步CFD 分析，从而缩短设计时间，与传统方法和产品相比，缩短时间以数量级计。

与传统CFD 工具相比，同步CFD 能缩短高达65-75%的时间，方便用户优化产品性能和可靠性，同时减少实验样品和研发成本，消除由交货期或产品质量问题引起的损失。

传统 CFD

在传统 CFD 中，首先要将模型从CAD 系统导出，导出的模型再导入到用户的CFD 工具中，然后进行网格划分，求解，结果后处理以及将报告返回给设计团队。CFD 分析部分的工作通常是由专门的分析团队完成，或者外包，因此设计团队必须清楚说明需要解决的问题。当拿到结果报告后，实质上所分析的模型已经“过时”，因为随着设计工作的推进，设计不断更新，因此这就造成了结果总不能及时与设计相匹配。

前端 CFD

前端 CFD 试图通过CAD 和CFD 工具之间更为合理的界面来缓解上述设计师面临的难题。它带来了更为简洁的模型导入，但是CFD 分析工作仍是在CAD 系统之外进行。CAD 和CFD 工具之间频繁的模型导入可导致信息的减损。

同步 CFD

同步 CFD 工作流程完全不一样。它无缝集成在MCAD 环境中，所以分析工作是在MCAD 环境中完成。尽管将CFD 无缝集成到CAD 工具中要求高难度技术，然而它却能输送非凡的效益。为取得最佳产品质量必须不断更改设计，所有设计更改直接在CAD 模型上完成，因此保证设计和CFD 分析总是同步。

传统 CFD

前端 CFD

进一步分析CFD 流程，可看到分析过程中的多个步骤。传统和前端CFD 中，需要将模型从CAD 系统中导出，再导入到CFD 工具中，并进行模型处理，使实体模型适合分析之用。当有任何设计更改发生时，如果为了保证设计和分析的同步，这些步骤就必须重复。

通常，这个方法要求分析的流体区域是密闭空间。在CAD 术语中，这是指修复几何模型，使得模型缝合起来，CFD 分析中通常称为“模型处理”。这是CFD 分析必然要求的步骤，因此三个方法都包含此步骤。

这些系统要求建立一个空间体，以代表流体区域。大多数传统CFD 网格工具在固体模型上划分网格，因此它们要求提供固体模型。然而，CFD 仿真求解的是流体区域，这就必须在CAD 系统里面用一个大的实体通过布尔操作分割出额外的一个体来。通常这些操作在CAD 系统里面完成，反向得到流体区域，然后转入CFD 系统进行网格划分。

同步 CFD

然而，同步CFD 却是不同的工作方法。用来做CFD 分析的模型是原始的CAD 模型。这意味着不需要模型转换步骤，设计工程师也从未离开CAD 系统。

因此，同步CFD 不需要“模型转换”或“定义流体区域”步骤。网格生成的步骤仍需要，但它所需要的时间仅数分钟，而不是来回反复消耗数小时。

同步CFD 提供的另一优势没有体现在图表中。当设计工程师自己操作设计分析后，他们自然很快领会如何在CAD 工具中建立适合分析的模型，消除“模型处理”步骤，因此节省的时间比图表显示的还要多。

用户案例

工程师告知其使用软件享受到的优势时，便是对该软件包价值的真正考验。此处就有两个故事表明如今数以千计使用FloEFD 软件的用户对其感到非常满意。

Ventrex 汽车：节省50 个模型，上市时间提前四个月

正如早前在白皮书中解释的那样，运行虚拟样机而不是制造物理模型能极大地节省时间和成本。这显然是位于奥地利格拉茨的Ventrex 汽车有限公司的经验之谈。该公司为所有主要汽车制造商供应压缩机和空气调节阀。

近来的挑战是研发适合新型二氧化碳制冷剂的阀门，其取代了那些适于氢氟碳化合物的阀门。这些新流体在7 倍乃至10 倍更高压力下运行，许多空调系统的部件诸如用于系统排气和进气的阀门需要重新设计，FloEFD 的关键优势在于它能仿真新设计中的压力降而无需建立真实物理模型，它还能提供诊断信息，如流场内每点的流速和流场，使得工程师能够确定最优设计。

图 3：Ventrex 汽车有限公司阀门生产情况。FloEFD 软件加速新阀门上市时间达4 个月

Ventrex 长期以来一直使用CATIA，因此他们选择FloEFD.V5，可直接嵌入CAD 环境中。不是将模型留在
了CAD 软件中，Ventrex 工程师只要执行菜单选择，就将CATIA 中的数据导入到了FloEFD 中进行模拟，自动确定阀内有流体流动的空隙所在之处，工程师仅需指定边界条件以及该边界条件下的进口和出口压力。该公司的项目经理表示：“几小时内，我们就对初步的概念设计有了完整的模拟，并能够集中精力去改善它。”

结果是“嵌入CAD 的CFD 软件，其确定仿真结果几乎同我们改变设计的速度一致。我们能够将新型二氧化碳阀的流速提高15%，同时几乎减少50 个模型，上市时间提前四个月。

Miniature Precision Components：快速评估12 个设计方案。

在汽车和商业行业中，全球公认的居于领先地位的创新设计和世界一流热塑性零件生产商——MiniaturePrecision Components（MPC）公司，其提供功能化热塑性注射、挤压和吸气式吹塑成型配件/辅助配件。MPC 总部设在美国Wisconsin 的Walworth, 公司拥有约1500 名员工。

生产零排放车辆这一长期性任务的过渡性步骤是生产由电力或氢燃料电池所驱动的车辆，在美国几个大洲中，允许发放牌照给继续使用汽油发动机的部分零排放车辆（PZEVs）。为了符合PZEV 资格，车辆必须满足“超低排放车辆”的标准，其燃料系统实现零蒸发排放物。PZEV 主要特点是车辆在进气口对氢氟碳化合物进行密封，以防止发动机停止后含杂质氢氟碳化合物发生泄漏——它必须这样做，以避免空气进入发动机引起背压明显增加。因为背压增加将对燃料效率和性能产生不利影响。

在竞争激烈的氢氟碳化合物密封装置设计中，MPC 公司的工程师从物理设计生成CATIA 模型开始。他们先分析各种基于经验形成的初步模型。使用FloEFD.V5 软件来分析很简易，仅需定义边界条件和运行流动分析。很快他们便发现采用5 个辐条的模型得到的背压最低，但还是不够低。然后工程师数十次修改5 个辐条的设计，每次均改变了辐条的几何形状和碳元素间距。负责该项目的工程师表示：“最终，我至少能够在该软件中实现背压目标。我们建立快速模型，并根据CFD 预测发现背压处于0.1 英寸水中最低。”

大幅提高生产力的简便步骤

迄今为止，我们希望已使您确信FloEFD 为您做出巨大贡献，努力减少成本和加速产品上市时间，同时优化产品设计，从而提升客户满意度。仅在第一个项目中，就可收回投资在软件上的费用。这是因为该软件嵌入到工程师已使用的CAD 系统中，可直接使用，而且学习时间特别短—— 在数小时内，使用FloEFD软件的工程师便可收获颇多。

如果您是使用下列任何一种主流三维CAD 软件包，我们将提供集成于FloEFD 的解决方案，这样您就可以快速将其投入使用:

• CATIA V5 – FloEFD.V5
• Pro/ENGINEER Wildfire – FloEFD.Pro

几乎其他任何一种CAD 软件包，如Autodesk Inventor、Siemens NX，Solid Edge, CoCreate, SpaceClaim
等都可以选用——FloEFD。这里，您可以将CAD 模型导入FloEFD 环境下，并立即获得FloEFD 设计过程中的所有特性和功能。